X-Men är en filmserie baserad på Marvels superhjältar, men ingår inte i Marvel Cinematic Universe eftersom filmrättigheterna tillhörde 20th Century Fox. Efter tidiga misslyckade försök på 1980-talet, där Glenn Danzig var tänkt som Wolverine, gjorde serien äntligen filmdebut 2000 med Bryan Singer som regissör, och blev snabbt en omtyckt franchise.

Filmerna utforskar teman som fördomar och makt, exempelvis i X-Men: The Last Stand (2006) där mutanterna ställs inför valet att behålla sina krafter eller ge upp dem med hjälp av ett botemedel. Prequelen First Class (2011) skildrar hur vännerna Charles Xavier och Erik Lehnsherr blir fiender, medan Days of Future Past (2014) innehåller tidsresor som skickar Wolverine tillbaka i tiden. Franchisen breddas ytters av spinoffs som Deadpool (2016), en komisk antihjältefilm, och avslutas med Logan (2017), Hugh Jackmans sista och mer dyster titt som Wolverine.